🟣C3 | Acoustique : lois de propagation

Quelle est l’origine d’une onde acoustique ?

Une variation de pression du milieu

Que provoquent les déformations du milieu gazeux ?

Des variations locales de pression

Le déplacement et la pression sont…

en quadrature de phase

Que signifie la quadrature de phase ?

Quand l’un est maximum, l’autre est nul

Quelle est la valeur du seuil de perception auditive ?

20 × 10⁻⁶ Pa

Quelle fréquence correspond au seuil auditif humain minimal ?

20 Hz

Comment appelle-t-on les sons de fréquence inférieure à 20 Hz ?

Infrasons

Quelle est la valeur du seuil douloureux auditif ?

20 Pa

Quelle est la fréquence maximale audible chez l’enfant ?

20 kHz

Quelle est la fréquence maximale audible chez l’adulte ?

Environ 16 kHz

Comment appelle-t-on les sons de fréquence supérieure à 20 kHz ?

Ultrasons

Quelles fréquences sont utilisées en médecine ?

1 à 15 MHz

Qu’est-ce qu’une onde acoustique nécessite pour se propager ?

Un milieu matériel

Une onde acoustique peut-elle se propager dans le vide ?

Non

Dans quels milieux se propagent les ondes acoustiques ?

Solide, liquide et gazeux

À quelle échelle sont les vibrations moléculaires acoustiques ?

Microscopique

Quel est l’ordre de grandeur des vibrations moléculaires ?

Micromètre à nanomètre

Les lois des ondes sonores s’appliquent-elles aux ultrasons ?

Oui

Quel type d’onde est une onde acoustique ?

Onde de compression

Quelles sont les phases d’une onde acoustique ?

Compression et dilatation puis propagation (CDP)

Qu’est-ce que la pression acoustique ?

Une fluctuation périodique de pression, qui se superpose à la pression atmosphérique

La pression acoustique est-elle constante ?

Non

Sur quoi se superpose la pression acoustique ?

À la pression atmosphérique P₀

La pression atmosphérique P₀ est-elle variable ?

Non, elle est constante

Quelle est la forme de la pression acoustique p(x,t) ?

Une surpression sinusoïdale

L’amplitude de la pression acoustique est-elle grande ou faible ?

Faible

Que représente P(x,t) ?

La pression totale

Que signifie P(x,t) en fonction du temps et de l’espace ?

Pression à la date t et à la position x

La pression acoustique possède-t-elle une énergie ?

Oui

Quelle est la conséquence de la nature ondulatoire de la pression acoustique ?

Déplacement d’énergie

La pression acoustique se comporte-t-elle comme une pression statique ?

Non

Quelle est la différence entre pression atmosphérique et pression acoustique ?

La pression atmosphérique est la pression de l’air au repos, constante, tandis que la pression acoustique est une petite variation temporaire de cette pression causée par le passage d’un son

Quel type d’évolution est considéré pour les gaz parfaits ?

Isentropique

De quoi dépend la célérité du son dans un gaz parfait ?

De R, T, M et γ

Que représente R ?

La constante des gaz parfaits

Que représente T ?

La température

Que représente M ?

La masse molaire

Que représente γ ?

Le coefficient de Laplace

Que se passe-t-il si la masse molaire M augmente ?

La célérité diminue

Que se passe-t-il si la température T augmente ?

La célérité augmente

La célérité du son est-elle la même dans tous les milieux ?

Non

À température égale, de quoi dépend la vitesse du son ?

De la composition du milieu

La masse volumique des liquides est-elle supérieure à celle des gaz ?

Oui, environ 1 000 fois plus grande

La compressibilité des liquides est-elle élevée ?

Non, elle est faible

Comment se classe la célérité du son selon le milieu ?

Gaz < liquide < solide : La vitesse de propagation du son augmente avec la rigidité du milieu.

Isentropique

transformation sans échange de chaleur et sans perte d’énergie,(ex du son : la compression et la dilatation de l’air sont très rapides, l’air n’a pas le temps d’échanger de la chaleur)

χ (chi), la compressibilité du milieu élastique

mesure de la facilité avec laquelle un milieu se comprime sous l’effet d’une pression.

Plus χ est grand

plus le milieu est facile à comprimer

plus χ est petit

plus le milieu est rigide.

Que représente cette formule ?

C’est la solution de l’équation de propagation de d’Alembert

Que représente cette formule ?

Vitesse vibratoire : déplacement de l’onde autour de la position d’équilibre.

Qu’est-ce que la vitesse vibratoire ?

vitesse de va-et-vient des particules du milieu (air, liquide, solide) quand une onde sonore passe, concerne le mouvement local des molécules, pas l’onde entière, Les particules oscillent autour de leur position d’équilibre, Elles ne se déplacent pas avec l’onde sur de longues distances.

Que représente cette formule ?

Relation entre les ondes de pressions acoustiques p(x,t) et celles de

Qu’est-ce qu’un son pur ?

Un diapason qui vibre et génère des ondes sinusoïdales simples

Combien de fréquence contient un son pur ?

Une seule fréquence

Les sons purs existent-ils dans la nature ?

Non

Comment est musicalement un son pur ?

Pauvre

Qu’est-ce qu’un son complexe ?

Un son périodique mélangeant plusieurs sons purs

Que contient un son complexe ?

Plusieurs sons purs de fréquences f, 2f, 3f…

Quelle est la fréquence fondamentale d’un son complexe ?

f

Que sont les harmoniques d’un son complexe ?

Les sons purs de fréquences 2f, 3f…

Comment définit-on l’intensité acoustique ?

Flux moyen de puissance transportée par l’onde par unité de surface

Que provoquent les mouvements des molécules sur la pression ?

Des variations locales de pression

Quelle formule relie pression acoustique et intensité ?

Que représente p dans la formule ?

Pression acoustique

Que représente ρ dans la formule ?

Masse volumique du milieu

Que représente c dans la formule ?

Célérité du son

Quelle est la masse volumique de l’air ?

1,2 kg/m³

Quelle est la célérité du son dans l’air ?

340 m/s

Quelle est l’unité de l’intensité acoustique dans le SI ?

W/m²

Qu’est-ce qu’une source ponctuelle isotrope ?

Une source qui émet dans toutes les directions de manière équivalente

Comment varie la puissance surfacique d’une source ponctuelle avec la distance ?

Elle diminue avec r²

Qu’est-ce que le niveau sonore ?

Mesure de l’intensité en décibel (dB)

Quelle est l’intensité de référence pour le dB ?

I₀= 10^{-12} W/m2

Quel est le seuil de perception auditive en dB ?

0 dB

Quel est le seuil de douleur en dB ?

Entre 120 et 130 dB

Quelle est la différence entre les ondes électromagnétiques et les sondes acoustiques ?

Ondes planes	Ondes longitudinales
E&B	Variations de P du milieu
Se propagent en ligne droite perpendiculaires à l'oscillation	Se propagent dans toutes les directions || à l'oscillation
Se propagent dans le vide (max : c = 3 x 10°m.s-1)	Se propagent dans un milieu (max : c = 4000 m.s-})
Effet Doppler-Fizeau	Effet Doppler